Биоплато для очистки сточных вод

Биоплато. Очистка воды с помощью водной растительности.

Биоплато. Управлять качеством воды в водоемах по содержанию в ней биогенных элементов можно с использованием высшей водной растительности (ВВР или макрофиты) — БИОПЛАТО.

В формировании качества воды важную роль играют высшие водные растения: тростник, камыш, рогоз, рдест, сусак и др. Известно их применение для доочистки сточных вод предприятий легкой, металлургической, угольной промышленности, животноводческих комплексов, бытовых сточных вод. Поглощая значительное количество биогенных элементов, высшие водные растения снижают уровень эвтрофикации водоемов. Они усваивают и перерабатывают различные вещества (фенолы, ДЦТ), способствуя осаждению взвешенных и органических веществ; насыщают воду кислородом; создают благоприятные условия для нереста рыб и нагула молоди; интенсифицируют очистку воды от тяжелых металлов и нефтепродуктов за счет нефтеокисляющих бактерий.

В присутствии высших водных растений в 3-5 раз быстрее разлагается нефть. Жизнедеятельность макрофитов способствует всплыванию нефтепродуктов, осевших на дно, и их разрушению. Даже при непрерывном поступлении в водоем нефтепродуктов в зарослях высших водных растений они присутствуют в значительно меньших количествах, чем на открытых плесах. Наиболее перспективны для очистки воды от нефти — камыш озерный и рогоз узко- и широколистный. Камыш озерный интенсивно очищает воду и от фенолов. Одно растение камыша массой 100 г способно извлечь из воды до 4 мг фенола. Помимо фенола поглощаются и его производные (пирокатехин, резорцин, ксилол и др.).

Аэрация макрофиты

В процессах фотосинтетической аэрации макрофиты играют не меньшую роль, чем фитопланктон. Они способны накапливать в своем теле различные элементы. Так, сусак способен накапливать 7, 52 мг фосфора на 1 г сухой массы. Камыш активно аккумулирует марганец, ирис — кальций, осока — железо, ряска — медь. В процессе минерального питания высшие водные растения в природных условиях поглощают и утилизируют в своих органах значительное количество веществ. Высшие водные растения способны аккумулировать радионуклиды (цезий — 137, стронций — 90, кобальт — 60). Высшие водные растения утилизируют азот сточных вод предприятий по производству минеральных удобрений. Извлечение азота из сточных вод биологических прудов с помощью высших водных растений улучшает качество воды.

Цветение воды

Не менее важна роль высших водных растений в регуляции «цветения» воды, поскольку заросшие макрофитами участки водоемов не «цветут». Это объясняется конкуренцией за биогенные элементы, поглощаемые высшими водными растениями. Известно, что тростник обогащает кислородом не только воду, но и почву, на которой растет, способствуя усилению процессов окисления. Кислород циркулирует по полым стеблям и проходит в корни по воздухопроводящим побегам, а густые мочковатые водно-воздушные корни растений, как своеобразный механический фильтр, задерживают взвешенные в воде частицы и очищают от них воду.

Очень ценна способность тканей тростника детоксицировать различные ядовитые соединения. Достаточно высокие концентрации аммиака, фенола, свинца, ртути, меди, кобальта, хрома не сказываются заметно на его росте и развитии. Тростник является также прекрасным субстратом для развития различных видов прикрепленных водорослей, участвующих в формировании качества природных вод. В обрастаниях высших водных растений в основном встречаются диатомовые, зеленые, в меньшей мере — синезеленые и другие водоросли. В большом количестве здесь обнаружены грибы, азотобактер, а также бактерии, способные разлагать крахмал и клетчатку. Вместе с водорослями эти микроорганизмы активно участвуют в самоочищении водоемов.

Переработка токсичных отходов

Доказано, что высшие водные растения способны извлекать из воды относительно большие количества урана, радия, тория. В растениях тростника, произрастающего на участках, которые подвергаются воздействию загрязненных вод, накапливается к концу вегетации примерно в 4 раза больше железа, кальция — в 100 раз, магния — в 1, 2, азота — в 1, 5, фосфора — в 1, 3 раза больше, чем в растениях, не подвергающихся влиянию сточных вод. Большую роль в регуляции процессов размножения водорослей играет не только конкуренция за биогенные элементы, но и метаболиты высших водных растений, проявляющие фитонцидные свойства и угнетающие развитие водорослей.

Макрофиты в процессе фотосинтеза насыщают воду кислородом, а также затеняют нижележащие слои воды, создавая неблагоприятные условия для жизнедеятельности синезеленых водорослей и образования первичной продукции фитопланктона… При этом заметно изменялся химический состав и физические свойства сточных вод: снижалась окисляемость, отсутствовали все формы азота, значительно уменьшалось содержание фосфатов, появлялся растворенный кислород. Сточная вода после культивирования на ней этого растения становилась прозрачной и без запаха.

Таким образом, высшие водные растения могут играть существенную роль в снижении численности водорослей, в первую очередь, в небольших водоемах, подверженных «цветению» при эвтрофировании.

Очистка воды через биоплато

Хорошо зарекомендовал себя способ очистки водоема с помощью устройства БИОПЛАТО. Биоплато – это живой фильтр для Вашего водоема. Это пруд небольшого размера или ручей, полностью засаженный водными растениями.

Сквозь биоплато должна протекать (циркулировать) вода из основного водоема, вода может подаваться насосами из придонного слоя водоема и через напорные шланги поступает на вход биоплато. Иногда бывает возможность использовать естественный приток воды, для прохождения его через организованное биоплато.

Схема биоплато

Вода с придонными отложениями из основного водоема приносит с собой большое количество органики, которая является питательной средой для высших водных растений. Протекая через корневую систему растений, вода обогащается кислородом, очищается механически и попадет в основной водоем.

При организации биоплато в виде небольшого прудика или ручья его засыпают мелкой галькой и растения высаживаются прямо в гальку. Для этого подходят сильнорослые, образующие мощную корневую систему прибрежные и водные растения. Хорошо зарекомендовали себя болотные ирисы, аир болотный, рогоз и камыш. Корни растений сильно разрастаются и служат хорошим фильтром, задерживающим все нерастворенные частички, делая воду кристально чистой.

Качественное биоплато

При использовании в качестве биоплато водоема с открытой водой или глубокого ручья, на дно необходимо насыпать немножко крупнозернистого песка для укоренения подводных растений. Поверхность же воды должна быть покрыта плавающими растениями. Для этого подходят два вида растений: подводные — роголистник и элодея (эти растения считаются оксигенаторами) и плавающие растения — водный гиацинт, водокрас, ряска.

Хорошо растут вместе два вида растений – водокрас лягушачий и роголистник. Эти растения растут вместе в дикой природе. Еще один плюс такой конструкции в том, что в зарослях растений поселяется огромное количество зоопланктона, питающегося одноклеточными водорослями.

Наиболее перспективны для очистки воды от нефти — камыш озерный и рогоз узко- и широколистный. Камыш озерный интенсивно очищает воду и от фенолов. Одно растение камыша массой 100 г способно извлечь из воды до 4 мг фенола. Помимо фенола поглощаются и его производные (пирокатехин, резорцин, ксилол и др.).
Камыш активно аккумулирует марганец, ирис — кальций, осока — железо, ряска — медь. В процессе минерального питания высшие водные растения в природных условиях поглощают и утилизируют в своих органах значительное количество веществ.

Очень ценна способность тканей тростника детоксицировать различные ядовитые соединения.
Доказано, что высшие водные растения способны извлекать из воды относительно большие количества урана, радия, тория.
Водные растения в процессе фотосинтеза насыщают воду кислородом, а также затеняют нижележащие слои воды, создавая неблагоприятные условия для жизнедеятельности синезеленых водорослей и образования первичной продукции фитопланктона.

Таким образом, высшие водные растения могут играть существенную роль в снижении численности водорослей, в первую очередь, в небольших водоемах, подверженных «цветению», вода становится прозрачной, устраняется неприятный запах.

Обустраиваем природный фильтр для дачного пруда вместе с пользователями FORUMHOUSE

Биоплато – природный фильтр для искусственного пруда, который очищает воду от механических примесей и вредных веществ, обогащает ее кислородом и бонусом – украшает участок. Этот способ управления качеством воды в прудике недорог и доступен каждому.

В этой статье мы расскажем:

• Каков принцип работы биоплато.
• Как устроено биоплато.
• Как рассчитать скорость циркуляции и производительность насоса.
• Какие растения посадить в биоплато.

Как работает биоплато

Работа биоплато основана на способности высших водных растений очищать воду. Но если просто засадить растениями берега водоема, вода будет чистой только возле их корней, в так называемой зоне регенерации. Поэтому для биоплато рядом с основным прудом устраивают отдельный небольшой продолговатый водоем (иногда его делают в виде ручья), заполняют весь его объем щебнем и засаживают всю поверхность высшими водными растениями. Вода из основного водоема помпой насоса поднимается со дна, через соединительный ручей попадает в это болотце-биоплато, очищается, протекая через корни камыша, тростника и т.д., и через слив возвращается обратно.

Вода должна циркулировать из пруда в болотце и обратно непрерывно, но с медленной скоростью, при которой органика, содержащаяся в ней в виде взвесей, будет оседать на дно плато, и растения смогут ею «питаться». Вода при этом очищается, становится прозрачной, не «цветет». На растениях поселяются полезные водоросли, грибы и бактерии, которые тоже активно будут активно участвовать в очищении основного водоема.

Функции биоплато

Фильтрация	Растения заставляют оседать на дно содержащиеся в воде взвеси.
Поглощение	Растения поглощают ряд органических веществ и биогенных элементов, которые содержатся в воде.
Детоксикация	Растения накапливают токсичные вещества из воды и перерабатывают их в нетоксичные.
Окисление	Растения обогащают воду кислородом.
Прогрев воды	При протекании через биоплато вода прогревается.

Как сделать биоплато

Биоплато обустраивают только для искусственного водоема, дно которого изолировано, и вся «микроживность», которая находится в воде, не имеет доступа к питательному грунту.

Биоплато пристраивают к искусственному пруду с гидроизоляцией. «Чистить» естественный водоем с его помощью нереально. Прозрачной воды не будет, да и цвести может.

В пруду с естественной гидроизоляцией просто делают мелководье и высаживают туда болотные растения.

Биоплато обычно делают немного выше основного водоема, чтобы создать естественную циркуляцию через соединительную канавку. Его дно тоже обязательно должно быть изолировано, чтобы единственным источником питания для растений стала вода из основного пруда.

Для гидроизоляции обычно используют геотекстиль, на который насыпают слой гранитного щебня: на нем отлично закрепятся и будут хорошо расти все нужные нам высшие водные растения с супермощной корневой системой, которая, как пылесос, будет всасывать всю органику из воды.

Если общая глубина котлована для биоплато полметра, то 15 см необходимо оставить сухой стенкой во избежание перелива, 5 сантиметров составит глубина воды, поэтому щебнем нужно засыпать около 30 см.

Дно должно быть строго горизонтальным, а толщина щебня везде одинаковой, иначе работа будет неэффективна.

Мое биоплато засыпано щебнем 35-40 см.

Площадь биоплато должна составлять около 35% от площади основного водоема (длина равняется стенке основного пруда), глубина от нескольких сантиметров до полуметра, но если планируются плавающие растения, то и до метра.

Так, размер трехъярусного пруда нашего пользователя с ником Vorfolomey размером 3.5*6.5 м, а глубина – от 0.7 до 1.8м. Размер биоплато 1.5*3.8 м, глубина 0.5 м. Ручей, который соединяет водоемы, тоже работает, как биоплато: он засыпан гравием и засажен растениями.

Для успешной работы системы необходимо, чтобы растения как следует разрослись и укрепили корневую систему. Биоплато должно выглядеть, как настоящее болото!

Биоплато – это когда воды не видно, одни растения. Так что подсаживайте побольше.

Обычно биоплато начинает работать в полную силу через 3-5 лет: вода в пруду становится прозрачной, как стекло. Но иногда результат виден уже в течение одного сезона. На фотографиях пруд Vorfolomey: первой фотографии – мутная и зеленая вода до обустройства биоплато, на второй – год спустя.

Такого эффекта я сам не ожидал.

Число растений и размер их корней от сезона к сезону будет увеличиваться и поднимать уровень воды. Поэтому при устройстве биоплато необходимо предусмотреть запас глубины.

Как подобрать насос

Производительность насоса для биоплато зависит от фильтрующего объема.

Чем больше насаждений, тем выше фильтрующая способность биоплато, значит, чем меньше насаждений, тем ниже должна быть скорость смены массы воды. У растений должно быть время на очистку воды, для начала лучше придерживаться скорости один объем пруда в сутки. Исходя из этого, подбирается производительность насоса.

Следует учесть, что чем больше высота, тем меньше производительность насоса. То есть, насос на 5 кубометров при высоте 1,5 м он выдаст 2 кубометра в час; при глубине пруда два метра – 0.8 кубометров.

Посчитать производительность насосов серии Р поможет наша таблица:

Лучше поставить два насоса, чтобы один обслуживал скиммер, который собирает воду с поверхности водоема.

Так, в пруду Vorfolomey установлено два насоса, один из них, на 7 кубометров, находиться на самом дне, а другой работает, как скиммер.

У Vorfolomey скиммер сделан из подключенного к насосу куска канализационной пластиковой трубы, пластиковой бутылки и полиэтиленового пакета. Конструкция устройства понятна из фотографий:

Насосы должны работать с того времени, как в водоеме начнет «зацветать» вода, и до конца августа. В болотце и без циркуляции сохранится достаточное для растений количество влаги.

Какие растения высаживать в биоплато

Обычно пользователи FORUMHOUSE просто выкапывают растения из окрестных водоемов. Это могут быть:

• камыш;
• тростник;
• рогоз;
• аир;
• ирис болотный;
• вербейник;
• свисающие осоки и т.д.

Не нужно мудрить и высаживать растения в щебень, достаточно просто поставить их на дно вместе с корнями грунта. Агрессивные растения ставят на дно водоемов в пластиковых ящиках или кадках.

Растения сами разберутся, «куда им жить».

Выкапывать растения из естественных водоемов надо после того, как рыба в них уже отнерестится, иначе вместе с ними в пруд можно занести нежелательную живность.

Водные растения солнцелюбивые, поэтому биоплато делать лучше на открытом солнечном месте, хотя есть примеры, когда они прекрасно чувствуют себя и в полутени. Высаживают их по тем же правилам ландшафтного дизайна, что и культурные растения: на заднем плане высокие камыши, тростники и рогозы, перед ними среднерослые болотные ирисы, вербейники и т.п., впереди – низкорослые растения, осоки и т.д.

В специальном разделе FORUMHOUSE вы можете посмотреть на отличный пример дачного прудика для рыбалки с биоплато, больше узнать о том, как сделать биоплато. Посмотрите видео про пруд с биоплато, сделанный своими руками.

Использование традиционных технологий биологической очистки стоков является ограниченным из-за относительно высоких финансовых затрат на возведение сооружений и большого потребления энергии. Но применение естественного биологического способа очищения сточных вод позволяет получить качественно очищенную воду, а также имеет широкие возможности для удаления таких биогенных элементов как азот и фосфор, небольшими капиталовложениями на строительство и эксплуатацию, а также маленькими концентрациями активного ила и другими преимуществами.
Такие инженерные конструкции как биоплато являются наиболее прогрессивными способами естественной биологической очистки стоков, которые широко используются в мире.

Что такое биоплато?

Биоплато – это созданная человеком система очистки стоков, которая напоминает биопруды. Располагается она каскадом, и возводится с учетом химических и биологических способов очистки.
Если классифицировать биоплато с точки зрения инженерного проектирования, и при этом учитывать гидравлические распределения потоков воды то получим следующие категории: поверхностные, горизонтальные и вертикальные инфильтрационные, а также биоплато смешанного типа. Каждый вид имеет свои особенности и может очищать разные категории сточных вод.

Поверхностные биоплато

Поверхностное биоплато похоже на созданный природой «заболоченный ландшафт», когда стоки направляются на поверхность сооружения. Отличием от природного очистительного сооружения является то, что биоплато имеют системы управления, с помощью которых достигается высокая результативность очищения стоков.
У поверхностных биоплато есть такие преимущества:
– небольшие финансовые затраты на возведение очистителя;
– легкость в управлении и низкое энергопотребление.
Но имеются у биоплато и недостатки, а именно:
– необходимо иметь большие площади для сооружения системы;
– небольшую гидравлическую нагрузку, а следственно недостаточно высокую эффективность очищения сточных вод.
Кислород в поверхностные биополя подается за счет диффузных процессов (через корневые системы растений). Но такой способ подачи кислорода не может в полной мере обеспечить им нужды биоплато. Кроме этого на качество очистки сточных вод влияет изменения климата. В летний период требуется проведение санитарных мероприятий по уничтожению комаров.

Горизонтальные инфильтрационные биоплато

Такие биоплато называются горизонтальными потому, что стоки в устройстве движутся сквозь слои загрузки практически горизонтально. Все устройство состоит из одной или нескольких секций. В секциях имеется водонепроницаемое покрытие, слои загрузки а также живые растения и микроорганизмы.
Преимущества горизонтальных инфильтрационных биоплато:
– в них создаются высокие гидравлические нагрузки;
– большая эффективность очистки сточных вод по БПК и ХПК, взвешенным веществам, а также тяжелым металлам;
– отсутствие неприятного запаха на территории биоплато;
– отсутствие насекомых.
Недостаток у горизонтальных инфильтрационных биоплато всего один – они хуже удаляют азот из стоков, чем вертикальные инфильтрационные биоплато.
Биоплато горизонтального типа широко применяются в европейских странах, а также в США, Австралии и Японии.

Вертикальные инфильтрационные биоплато

В биоплато вертикального типа стоки с поверхности биоплато попадают на дно вертикально. Данное сооружение снабжается кислородом за счет диффузии воздуха из атмосферы, а также через корневые системы растений. В вертикальных инфильтрационных биоплато процессы нитрификации протекают интенсивнее, чем в горизонтальных. Поэтому для очистки стоков с высоким уровнем содержания азота лучше применять биоплато вертикального типа.
Среди недостатков данной системы очистки сточных вод следует отметить сложность в управлении процессом очищения, а также в процессе создания и поддержания благоприятных условий для нормальной работы.

Смешанные типы биоплато

Для достижения максимальной эффективности на практике часто комбинируют различные типы биоплато. При этом в одном сооружении комбинируются разные потоки сточных вод.
Совместными усилиями китайских и европейских ученых была разработана смешанная система, в которой стоки сначала поступают сверху вниз, а затем движутся снизу наверх. Такие сооружения применяются в южных регионах Китая.
А на севере этой страны популярным является другой вид смешанного биоплато, в котором сочетаются горизонтальные и вертикальные направления движения сточных вод, за счет чего повышается эффективность очистки.